"Ketangguhan" telah ditingkatkan! Delapan tips untuk memperkuat keramik silikon nitrida- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Sebagai bahan keramik struktural yang penting, Ya ₃ N ₄ keramik memiliki sifat mekanik yang baik dan ketahanan terhadap guncangan termal (dipanaskan hingga lebih dari 1000℃ di udara, tidak akan pecah meskipun didinginkan atau dipanaskan secara tiba-tiba). Saat ini dianggap memiliki kinerja komprehensif yang baik dan telah banyak digunakan dalam metalurgi, dirgantara, energi, permesinan, industri militer, optik, industri kaca, dan bidang lainnya.

Dibatasi oleh "masalah umum keramik" - kerapuhan yang tinggi

Si ₃ N ₄ adalah senyawa ikatan kovalen kuat dengan kekuatan ikatan atom tinggi dan kinerja komprehensif yang baik. Selain itu, karena arah dan kejenuhan ikatan kovalen, terdapat sedikit sistem slip pada Si ₃ N ₄ keramik terdiri dari ikatan kovalen, dan biasanya pecah sebelum terjadi slip, sehingga menghasilkan kerapuhan Si yang signifikan ₃ N ₄ keramik.

Namun, ketangguhan patah Si ₃ N ₄ keramik dan kepekaan terhadap retakan lokal di dalam material telah menjadi kelemahan Si yang fatal ₃ N ₄ keramik, yang sangat mempengaruhi masa pakai dan keandalannya serta sangat membatasi jangkauan penerapannya.

Apakah serbuk bahan mentah mempengaruhi ketangguhan patahnya?

Sejak proses persiapan Si ₃ N ₄ keramik terutama menggunakan bubuk sebagai bahan bakunya, badan keramik padat diperoleh setelah pengepresan dan sintering. Oleh karena itu, ciri-ciri Si ₃ N ₄ bubuk memainkan peran penting dalam proses dan kinerja sintering. Ya ₃ N ₄ bubuk terutama mencakup dua jenis: α-Si ₃ N ₄ fase dan β-Si ₃ N ₄ Ketika kandungan fase β dalam bubuk >30vol.%, gaya penggerak menurun selama tahap pelarutan dan pengendapan ulang sintering, dan proses pemadatan keramik silikon nitrida terhambat; dan struktur mikro keramik sebagian besar terdiri dari kristal ekuaks yang lebih halus, yang tidak kondusif untuk memperoleh ketangguhan patah yang tinggi.

Menggunakan α-Si ₃ N ₄ sebagai bubuk awal lebih kondusif untuk pembuatan Si dengan kekuatan dan ketangguhan tinggi ₃ N ₄ keramik karena α-Si ₃ N ₄ terbentuk melalui reaksi presipitasi disolusi selama sintering fase cair β-Si ₃ N ₄ , dan pada tahap pengerasan butir berikutnya, pertumbuhan anisotropik β-Si ₃ N ₄ dapat membentuk struktur mikro yang dapat mengeras sendiri, meningkatkan kepadatan dan ketangguhan Si ₃ N ₄ keramik.

Dalam hal kandungan oksigen, ketangguhan meningkat seiring dengan menurunnya kandungan oksigen dalam bubuk. Hal ini karena ketika menggunakan bubuk dengan kandungan oksigen permukaan rendah, fase cair yang dihasilkan selama sintering lebih sedikit, sehingga lokasi nukleasi lebih sedikit, inti lebih sedikit, dan bentuk kristal berubah dari semi-aksial ke aksial. β-Si ₃ N ₄ berbentuk batang panjang, dengan rasio aspek lebih tinggi dan ketangguhan patah lebih tinggi.

Selain itu, Si ₃ N ₄ serbuk dengan kandungan karbon tinggi akan menghambat proses densifikasi silikon nitrida. Karena karbon bereaksi dengan silikon dioksida (SiO ₂ ) pada permukaan Si ₃ N ₄ bubuk untuk menghasilkan CO dan SiO, pembentukan fase cair terhambat, yang tidak kondusif untuk proses pemadatan Si ₃ N ₄ .

Oleh karena itu, kandungan fasa α, kandungan oksigen, dan kandungan karbon pada Si ₃ N ₄ Serbuk bahan baku keramik semuanya mempengaruhi ketangguhan patah Si ₃ N ₄ tubuh yang disinter. Faktor kunci dalam memilih α tinggi untuk mendapatkan ketangguhan patah yang tinggi Si ₃ N ₄ keramik adalah fase fisik, oksigen rendah, kandungan karbon rendah, dan luas permukaan spesifik Si yang sesuai ₃ N ₄ bubuk.